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核心问题:缺乏对Clostridium butyricum INCQS635菌株基因组和代谢潜力的认识,特别是其转化复杂糖类为生物燃料(乙醇、丁醇、丙酮)的机制。
关键发现:C. butyricum INCQS635基因组大小为4,428,945 bp,包含5771个蛋白编码序列和87个RNA;碳水化合物子系统贡献达18%(C. butyricum 5521为20%,C. acetobutylicum ATCC824为15%);编码CAZYmes的序列有672个(...
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代谢工程
BiofuelCarbohydrate-active enzymesClostridium butyricumGenomicsIon Torrent
Clostridium butyricum...
Clostridium butyricum...
Clostridium butyricum...
核心问题:分析虾青素过量生产突变株Xanthophyllomyces dendrorhous XR4中类胡萝卜素生物合成相关基因的表达水平和序列变化,揭示其过量积累类胡萝卜素和虾青素的潜在原因。
关键发现:XR4突变株在晚期稳定期(87 h)总类胡萝卜素含量达470.1 μg/g dcw,是野生型(99.2 μg/g dcw)的4.7倍
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代谢工程
AstaxanthinCarotenoid biosynthesisGene expressionMutationsOverproducer strainXanthophyllomyces dendrorhous
Xanthophyllomyces den...
Xanthophyllomyces den...
Xanthophyllomyces den...
核心问题:如何通过添加镁离子提高类胡萝卜素产量,并阐明其对crt基因表达的调控机制
关键发现:最优Mg2+浓度15 mmol/L时,类胡萝卜素产量达4.83±0.14 mg/g biomass,生物量3900±180 mg/L,COD去除率91.9±0.85%
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代谢工程
CarotenoidGene expressionMagnesium ionRhodobacter sphaeroidesUp-regulation
Rhodobacter sphaeroides
Rhodobacter sphaeroides
Rhodobacter sphaeroides
核心问题:传统ABE发酵受丁醇产物抑制,丁醇产量低(通常低于12-14 g/L),需要开发高丁醇耐受性和高丁醇产量的菌株。
关键发现:JB200突变株丁醇产量达约21 g/L,较亲本ATCC 55025(约12.6 g/L)提高约67%;敲除cac3319的HKKO突变株丁醇产量为18.2±1.3 g/L(vs.
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代谢工程
ABE fermentationButanol toleranceC. acetobutylicumGene knockoutHistidine kinaseMetabolic engineering
Clostridium acetobuty...
核心问题:大肠杆菌以甘油为底物产氢效率低,且甘油代谢利用慢,需要发掘新的有益基因敲除以提高氢产量。
关键发现:野生株BW25113的氢生产力为31±6 μmol H2/mg protein
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代谢工程
Escherichia coliGlycerolHydrogen productionTransposon mutagenesis
Escherichia coli BW25113
Escherichia coli BW25113
Escherichia coli BW25113
核心问题:在大肠杆菌中生产青蒿素前体紫穗槐二烯(AD)时,DXP途径两种前体甘油醛-3-磷酸(GAP)和丙酮酸(PYR)不平衡,限制了AD的产量;同时,葡萄糖摄取途径对前体供给有重要影响,需要系统优化以提高产量。
关键发现:敲除PTS并过表达GGS系统(菌株PGG)使AD产量从11 mg/L提高到60 mg/L,提高约5倍
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代谢工程
AmorphadieneDeoxyxylulose phosphate pathwayExperimental design-aided systematic pathway optimizationMultivariate-modular approachThe phosphotransferase system
Escherichia coli K12 ...
Escherichia coli K12 ...
Escherichia coli K12 ...
核心问题:稀有皂苷notoginsenoside ST-4在天然植物中含量极低(仅0.00066%),缺乏简便高效的制备方法,本研究旨在建立一种利用重组酶从vina-ginsenoside R7转化制备ST-4的绿色便捷途径。
关键发现:['HaGH03由749个氨基酸组成,属于第3家族糖苷水解酶,与嗜热β-葡萄糖苷酶B具有48%的同一性,其预测催化活性位点为Asp233(亲核试剂)和Glu423(酸/碱)', '以pNPG为底物时KM=5.67±0.24 μM,kcat=69.2±0.31 /s
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生物催化与生物转化
Herpetosiphon aurantiacusNotoginsenoside ST-4Vina-ginsenoside R7异源表达生物转化第3家族糖苷水解酶
Escherichia coli BL21...
Herpetosiphon auranti...
核心问题:红树林沉积物中磷限制环境下的微生物多样性不明,且缺乏可高效溶解有机磷的植酸酶基因资源;需要分离产植酸酶菌株、克隆并表征新型植酸酶基因,以揭示磷循环机制并开发应用潜力
关键发现:红树林沉积物中优势菌门为Chloroflexi、Firmicutes和Proteobacteria,Bacillus占比4.95%
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酶工程
BacteriumCloningMangrovePhosphorus solubilizationPhytase
Bacillus cereus SPC09
Escherichia coli DH5α
核心问题:双歧杆菌作为益生菌需要耐受酸性环境,但其酸耐受性较弱,限制其应用。本研究旨在探索细胞膜与酸耐受性之间的关系,以理解酸耐受机制并开发增强策略。
关键发现:在含Tween 80培养基中,B. longum JDY1017dpH和B. breve BB8dpH的酸耐受性比亲本株高10^4~10^5倍
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微生物学
Acid toleranceBifidobacteriaCell membraneTween 80
Bifidobacterium longu...
Bifidobacterium breve...
双歧杆菌细胞
核心问题:提高酿酒酵母对纤维素水解液中乙酸抑制剂的耐受性,并鉴定参与乙酸耐受性的新基因。
关键发现:从ZFP-TF文库筛得乙酸耐受突变株Sc4126-M01,在5 g/L乙酸存在下其过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照菌株
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代谢工程
Acetic acid toleranceArtificial transcription factor (ATF)Ethanol productionQDR3Saccharomyces cerevisiaeZinc finger protein (ZFP)
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
核心问题:探索酪氨酸O-异戊烯基转移酶TyrPT和SirD能否接受非天然的烷基/苄基焦磷酸供体(MAPP、2-戊烯基焦磷酸、苄基焦磷酸)进行烷基化/苄基化反应,并确定其区域选择性和催化效率。
关键发现:以DMAPP为供体时,TyrPT对L-酪氨酸(1a)转化率为89.1%,SirD为99.3%
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合成生物学
DMATS superfamilyEnzyme catalysisTyrosine and derivativesUnnatural alkyl donors
Escherichia coli Solu...
Escherichia coli Solu...
核心问题:解决从葡萄糖直接高效合成ω-羟基棕榈酸的问题,重点克服脂肪酸前体供给和P450羟化反应中NADH辅因子不足的瓶颈。
关键发现:通过过表达硫酯酶Lreu_0335、脱水酶fabZ并敲除fadD和talA,工程菌FFA4(无P450系统)可产生503.0 mg/l棕榈酸(C16)和508.4 mg/l硬脂酸(C18),分别为野生型的约1.6倍和2.3倍;含P450系统的HFA4菌株产生211.7 mg/l ω-羟基棕榈酸...
等 3 条
代谢工程
P450单加氧酶代谢工程游离脂肪酸羟基脂肪酸辅因子优化
Escherichia coli BW25...
Escherichia coli BW25...
Escherichia coli BW25...
核心问题:天然卤醇脱卤酶(HHDH)的催化活性难以满足工业应用需求,需要定向进化提高其性能,但缺乏简单、灵敏且适用于全细胞的高通量筛选方法。
关键发现:建立的叠氮比色法摩尔吸光系数ε460=1.2173×10^4 L mol−1 cm−1,线性检测范围0–2 mM叠氮
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代谢工程
Colorimetric assayEthyl (R)-4-cyano-3-hydroxybutanoateEthyl (S)-4-chloro-3-hydroxybutanoateHalohydrin dehalogenaseHigh-throughput screening
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:水稻二萜类生物合成中的细胞色素P450(CYP)酶由于膜结合特性难以在大肠杆菌中重组表达,导致部分同源基因(如CYP99A2、CYP701A9)功能无法表征,且已有CYP的催化活性未充分解析。
关键发现:优化表达后,CYP99A2活性较之前提高至少30倍,其催化syn-pimaradiene生成syn-pimaradien-19-醇、醛和酸,动力学常数:KM=1.2±0.1 μM,kcat=8.3±0.1 s⁻¹,kcat/KM=7.0 s⁻¹ μM⁻¹
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代谢工程/合成生物学
AntibioticEvolutionLabdane-related diterpenoidsMetabolic engineeringNatural productsPhytoalexin
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:如何通过系统过表达MEP途径基因提高枯草芽孢杆菌中类异戊二烯(以C30类胡萝卜素为报告产物)的产量,并解析MEP途径各酶对代谢通量的控制作用。
关键发现:过表达MEP途径基因可显著提高枯草芽孢杆菌的C30类胡萝卜素产量。对照菌株(仅含pHYcrtMN)总类胡萝卜素产量为0.60 mg/g dcw
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代谢工程
Bacillus subtilisCarotenoidIsopreneMEPTerpenoids
Bacillus subtilis 168
Bacillus subtilis 168
Bacillus subtilis 168
核心问题:Clostridium tyrobutyricum缺乏利用麦芽糖和淀粉的酶系统,无法直接利用这些廉价碳源生产丁醇。
关键发现:表达agluI的突变株Ct(Δack)-pGluI利用麦芽糖产丁醇17.2 g/L(亲本株Ct(Δack)-pM2利用葡萄糖仅9.5 g/L),丁醇产率0.20 g/g(对比0.10 g/g),生产速率0.29 g/L h(对比0.16 g/L h)。利用可溶性淀粉时,Ct(Δack)-pGl...
代谢工程
ButanolClostridium tyrobutyricumMaltoseMetabolic engineeringSoluble starchα-Glucosidase
Clostridium tyrobutyr...
Clostridium tyrobutyr...
Clostridium tyrobutyr...
核心问题:阐明解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)利用生物柴油工业含甘油废料(GW)生产柠檬酸(CA)的生理生化机制,特别是甘油与脂肪酸的代谢途径,以开发高效柠檬酸生产工艺。
关键发现:在GW(20 g/L)培养中,Y. lipolytica VKM Y-2373同时消耗甘油和脂肪酸,甘油摄取速率0.70-0.78 g/L/h,脂肪酸0.2-0.25 g/L/h,最大比生长速率0.352 h^-1,生物量21.0 g/L,生物量得率1.05 g/g。在氮源限制下进行补料发酵,...
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发酵工程
Biodiesel industryCitric acid (CA) productionFatty acidsGlycerolGlycerol-containing waste (GW)Isocitric acid (ICA) production
Yarrowia lipolytica V...
Yarrowia lipolytica V...
Yarrowia lipolytica V...
核心问题:木质纤维素水解液中的糠醛和乙酸是抑制运动发酵单胞菌乙醇生产的主要抑制剂,但由于其分子机制不明,通过理性工程改造获得耐受菌株十分困难。
关键发现:通过三轮适应性实验室进化,获得四个耐受突变株 ZMA7-2、ZMA7-3、ZMF3-2、ZMF3-3。其中 ZMA7-2 在 7 g/l 乙酸胁迫下 18 h 细胞密度为
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代谢工程
乙酸木质纤维素水解液生物乙醇糠醛运动发酵单胞菌适应性实验室进化
Zymomonas mobilis ZM4
Zymomonas mobilis ZM4
核心问题:系统综述恶臭假单胞菌 (Pseudomonas putida) 作为重组宿主用于多种天然产物(鼠李糖脂、萜类、聚酮/非核糖体肽、氨基酸衍生物等)异源生物合成的应用潜力与工程策略。
关键发现:P. putida 已成功实现多种天然产物的异源合成:鼠李糖脂最高产量达7.3 g/L(C yield
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代谢工程
Heterologous pathway expressionNatural productsPseudomonas putidaRecombinant biosynthesis
Pseudomonas putida KT...
Pseudomonas putida KT...
Pseudomonas putida KT...
核心问题:大肠杆菌利用甘油生产羟基丙酮(acetol)时,甘油消耗速率低且NADPH供应不足,导致产量偏低。需要代谢工程改造以提高甘油利用率和NADPH可用性。
关键发现:与对照HJ01相比,替换glpK的HJ02使acetol产量提高5.5倍(从0.08 g/L升至0.44 g/L),甘油消耗速率提高53.4%。添加葡萄糖使HJ02的acetol浓度提高61%至0.71 g/L,NADPH水平提高1.72倍、NADPH/NADP+提高1.43倍。进一步敲除pt...
等 2 条
代谢工程
AcetolGapAGlpKGlycerolNADPH
Escherichia coli BW25113
Escherichia coli HJ02
Escherichia coli BW25...